JP5944903B2 - Interaction depth scintillation detector - Google Patents
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Description
[0001]本願は、2010年9月14日に出願された、米国仮特許出願第61/382,632号および米国仮特許出願第61/382,636号の優先権の利益を主張するものである。これらの出願に開示された全ての内容は、参照によって本明細書の開示の一部とされる。 [0001] This application claims the benefit of priority of US Provisional Patent Application No. 61 / 382,632 and US Provisional Patent Application No. 61 / 382,636, filed September 14, 2010. is there. The entire contents disclosed in these applications are hereby incorporated by reference into the present disclosure.
[0002]本発明は、陽電子放射断層撮影(PET)等の撮影用ガンマ線検出器の分野に関し、詳細には、検出器のシンチレータ素子の結晶質内でのガンマ量子相互作用の横方向(transverse)座標ばかりでなく、個々のシンチレータ素子内での深さ(一般的には、相互作用の深さ方向位置(DOI)と呼ばれる)の検知を行うためのシンチレーション検出器に関する。これにより、リング状検出器位置に基づく、PET(または任意の他の)撮影システムの、特にシステムの視野片縁部での空間分解能が向上する。 [0002] The present invention relates to the field of imaging gamma-ray detectors, such as positron emission tomography (PET), and in particular, the transverse direction of gamma quantum interactions in the crystalline of the scintillator element of the detector. The present invention relates to a scintillation detector for detecting not only the coordinates but also the depth in an individual scintillator element (generally referred to as an interaction depth direction position (DOI)). This improves the spatial resolution of the PET (or any other) imaging system based on the ring detector position, especially at the viewing edge of the system.
[0003]陽電子放射断層撮影は、核医学の三次元イメージング技術であり、人間の患者を含む生存生物の機能活性の空間(3D)マップを生成する。この技術は、生物学的物質(例えばフルオロデキシグルコース等)に取り付けた陽電子放射核種を調査対象の生物に導入し、次いで(この物質が体内に浸透し、影響のある領域に集中するのに要する所定時間の後)、調査対象の生物内に亘るその分布を調べることに基づく。 [0003] Positron emission tomography is a nuclear medicine three-dimensional imaging technique that generates a spatial (3D) map of the functional activity of living organisms, including human patients. This technique requires the introduction of a positron emitting nuclide attached to a biological material (eg, fluorodextrose) into the organism under investigation, which then penetrates the body and concentrates in the affected area After a predetermined time) based on examining its distribution within the organism under investigation.
[0004]放射性核種が放射した陽電子は、電子と対消滅する前に、調査対象の生物の生物学的組織内を数mm移動する。この対消滅事象は、2つの511keVのガンマ量子を発生させる。これらのガンマ量子は、互いからほぼ反対方向(180°±0.23°)に伝播する。対消滅事象のおおよその位置を決定するために、これらの2つの高エネルギ光子を捕捉できる。代表的なPETシステムでは、これらの光子は、調査対象の生物の周囲にリング状に配置されたシンチレーション素子によって吸収され、低エネルギ可視光子のバーストが発生し、その後、各シンチレーション素子に取り付けられた光検出器によって検知される。高エネルギ光子の各対は、実質上直線的に移動する(一般的には、同時計数線(LOR)と呼ばれる)ので、LOR交差場所(いわゆる「スィートスポット」)を計算することによって、標識付けされた生物学的物質の場所を特定できる。対をなして到達しなかった高エネルギ光子は、同時検出を使用することによって排除される。 [0004] The positron emitted by the radionuclide moves several millimeters within the biological tissue of the organism under investigation before pairing with the electron. This pair annihilation event generates two 511 keV gamma quanta. These gamma quanta propagate from each other in almost opposite directions (180 ° ± 0.23 °). These two high energy photons can be captured to determine the approximate location of the pair annihilation event. In a typical PET system, these photons are absorbed by scintillation elements arranged in a ring around the organism under investigation, generating a burst of low energy visible photons that are then attached to each scintillation element. Detected by a photodetector. Each pair of high-energy photons moves in a substantially linear fashion (commonly referred to as a coincidence line (LOR)), so it is labeled by calculating the LOR intersection location (the so-called “sweet spot”). Can identify the location of the biological material High energy photons that have not arrived in pairs are eliminated by using simultaneous detection.
[0005]従来のシステムでは、ガンマ光子吸収事象の空間座標は、1つのシンチレーション素子の大きさの精度のみで決定できる。横方向座標の重要性が高いので、これらのシンチレーション素子は、視野中心部に面する断面が比較的小さい細長い形態を有する(例えば、従来技術を示す図1を参照されたい)。これにより、調査対象の容積の中心部での空間解像度は良好となるが、吸収事象に対するLORが不正確となるので、空間解像度は、片縁部に向かうに従って徐々に劣化する。従って、シンチレーション素子の長寸法(long dimension)に沿った光子相互作用の位置(これは、通常は、相互作用の深さ方向位置(DOI)と呼ばれる)を決定するのが望ましい。DOI計測を提供するPETスキャナは、LORを光子吸収事象に更に正確に割り当てることができ、それ故に、視野に亘る分解能の不均等が改善される。 [0005] In conventional systems, the spatial coordinates of a gamma photon absorption event can be determined only with the accuracy of the size of one scintillation element. Due to the high importance of the lateral coordinates, these scintillation elements have an elongated form with a relatively small cross-section facing the center of the field of view (see, for example, FIG. 1 showing the prior art). As a result, the spatial resolution at the center of the volume to be investigated becomes good, but the LOR for the absorption event becomes inaccurate, so that the spatial resolution gradually deteriorates toward one edge. Therefore, it is desirable to determine the position of the photon interaction along the long dimension of the scintillation element (this is usually referred to as the interaction depth direction position (DOI)). PET scanners that provide DOI measurements can more accurately assign LOR to photon absorption events, thus improving resolution non-uniformity across the field of view.
[0006]DOI性能(DOI capability)を向上させるための多くの方法が提案されてきたが、これらの方法の多くは、検出器の電子装置を追加することに依存するので、相当に複雑なハードウェアを必要とし、多くの他の問題(例えば、前方に面する電子装置でのガンマ量子吸収や、検出器リングにおけるデッドスペースの増大)が生じる。これらの従来技術の方法のうち、ツマー等による米国特許公開第2003/0105397号には、2つの検出器がシンチレーション結晶バーの対向端部に配置された、デュアル検出器読み出し技術が記載されている。デュアル光検出器(PD)読み出しシンチレーションブロックは、シングルPD読み出しブロック程には、密に詰め込むことができない。そのため、ガンマ量子を捕捉することができないデッドスペースがブロック間に生じる。しかも、この方法は、2倍のPDおよび他の電子部品を必要とし(シングルPD読み出しブロックと比較した場合)、これにより製造費用が増大する。 [0006] Many methods have been proposed to improve DOI capability, but many of these methods rely on the addition of detector electronics, and are therefore quite complex hardware. Wear, and many other problems arise, such as gamma quantum absorption in forward facing electronics and increased dead space in the detector ring. Among these prior art methods, U.S. Patent Publication No. 2003/010597 by Zumer et al. Describes a dual detector readout technique in which two detectors are placed at opposite ends of a scintillation crystal bar. . A dual photodetector (PD) readout scintillation block cannot be packed as densely as a single PD readout block. For this reason, a dead space in which gamma quanta cannot be captured occurs between blocks. Moreover, this method requires twice as much PD and other electronic components (as compared to a single PD readout block), which increases manufacturing costs.
[0007]更に、減衰時間によって区別される2つ以上の異なるシンチレータ層を有するホスウィッチ形検出器がDOI計測を行うために公知である。例えば、異なる減衰時間の複数のシンチレータからなる多層検出器を使用するレコンテティーチズの米国特許第4,843,245号を参照されたい。この方法により、おおまかなDOI指標化が可能となり、PETイメージング技術の分解能が向上するが、分解能は、検出用電子装置の弁別性能によって、また、利用可能なシンチレーション材料の選択によって、限定される。しかも、遥かに長い同時計数ウィンドウを必要とし、そのため、収集される事象の数が更にまばらになるとともに誤った同時計数が増え、これらによって、画像の再構成が更に困難になる。 [0007] In addition, phoswich detectors having two or more different scintillator layers distinguished by decay time are known for making DOI measurements. See, for example, Recontetti's US Pat. No. 4,843,245 using a multi-layer detector consisting of multiple scintillators with different decay times. This method allows for rough DOI indexing and improves the resolution of the PET imaging technique, but the resolution is limited by the discrimination performance of the detection electronics and by the choice of available scintillation materials. Moreover, it requires a much longer coincidence window, which makes the number of events collected more sparse and increases false coincidences, which makes image reconstruction more difficult.
[0008]住谷等の米国特許第7,091,490号に開示された別の方法は、光の共有(分配)と減衰時間の弁別との両方を組み込んだ多層シンチレータ検出器の使用からなる。この構成は、様々な表面処理が施されるとともに、透明、反射性または不透明の様々な光インタフェース(検出器素子に組み込まれる)によって分離された、多数のシンチレーション結晶を必要とする。これにより、この方法は、おそらく間違いのないことであろうが、デュアル検出器を用いた方法よりも更に複雑になる。それは、シンチレーション素子の組成が非常に複雑になるためである。 [0008] Another method disclosed in Sumiya et al., US Pat. No. 7,091,490, consists of the use of a multi-layer scintillator detector that incorporates both light sharing (distribution) and decay time discrimination. This configuration requires multiple scintillation crystals that are subjected to various surface treatments and separated by various optical interfaces (incorporated into the detector elements) that are transparent, reflective or opaque. This makes the method even more complex than the method using a dual detector, which is probably correct. This is because the composition of the scintillation element becomes very complicated.
[0009]1つの特定の方法は、2つの隣接したシンチレーション結晶間で長寸法に沿った光の共有を使用する。このことは、検出器用電子装置の複雑化に繋がらず、対をなして各結晶に取り付けられた検出器が収集した光信号の比に基づいてDOI情報を取り出すことができる。これが、レウェレン等の米国特許第7,956,331号の要旨であり、隣接した結晶間の、形作られた不透明なスクリーンおよび/または空間的光インターフェース層、および、ソリッドステートマイクロピクセル検出器により、いかなる電子装置も追加導入せずに、DOI機能をPET検出器に追加する手段を提供する。 [0009] One particular method uses light sharing along the long dimension between two adjacent scintillation crystals. This does not lead to complication of the detector electronic device, and the DOI information can be extracted based on the ratio of the optical signals collected by the detectors attached to each crystal in pairs. This is the gist of Rewellen et al., US Pat. No. 7,956,331, with a shaped opaque screen and / or spatial light interface layer between adjacent crystals and a solid-state micropixel detector. It provides a means of adding DOI functionality to a PET detector without introducing any additional electronic devices.
[0010]上述の方法は、DOI機能付きPETシステムについての技術的必要条件を満たす。しかしながら、検出器の製造に関連した多くの問題が未解決のままである。例えば、全ての従来のPET検出器と同様に、レウェレン等の米国特許第7,956,331号に概説された方法は、各シンチレーション結晶対を個々の素子から組み立てて、光を共有するための不透明な層および透明な層をこれらの素子間に置くことを必要とする。次に、一対の結晶の各々を(ほぼ手作業で)適当な反射層および光遮断層が一対の結晶間に配置された検出器ブロックに組み立てなければならない。しかしながら、重要なDOI機能を保持しつつ、更に産業的かつ自動化された方法でシンチレーション検出器ブロックを製造することが望ましい。本発明は、とりわけ、PET検出器の製造の自動化および改善の可能性を更に開く費用対効果に非常に優れた方法で、PETシンチレーション検出器にDOI機能を追加するための別の方法を提供する。 [0010] The method described above meets the technical requirements for a PET system with a DOI function. However, many problems associated with detector manufacture remain unresolved. For example, as with all conventional PET detectors, the method outlined in Rewellen et al., US Pat. No. 7,956,331, can be used to assemble each scintillation crystal pair from individual elements to share light. It is necessary to place an opaque layer and a transparent layer between these elements. Next, each of the pair of crystals must be assembled (approximately manually) into a detector block with an appropriate reflective and light blocking layer disposed between the pair of crystals. However, it is desirable to manufacture the scintillation detector block in a more industrial and automated manner while retaining important DOI functions. The present invention provides, among other things, another method for adding DOI functionality to a PET scintillation detector in a cost-effective manner that opens up the possibility of further automation and improvement of PET detector manufacturing. .
[0011]本発明は、シンチレータ内で発生するガンマ光子相互作用の位置または深さを検出できるシンチレーション検出器に関する。本発明の1つの実施例は、少なくとも一対の結合シンチレーション結晶バーを含み、結合シンチレーション結晶バーの各対は、側面と側面とを向き合わせた構成で位置決めされており、且つ、夫々の長側面に沿って連結された2つの個々のシンチレーション結晶バーを含む。これらのシンチレーション結晶バーは、4つの長側面において、互いからおよび周囲環境から光学的に遮断されている。結晶バーの各々の残りの2つの小さい面は、光ウィンドウとして働き、それらの表面は、結晶バーの外部への光カップリングを容易にしまたは制限するために、必要に応じて、研磨され、コーティングが施される。各対の結晶バーの隣接する2つの連結ウィンドウは、光インターフェース層によってこれらの結晶バーに取り付けられた反射素子(即ち「屋上部」)によって光学的に互いに連結される。一実施例では、更に、一方のシンチレーション結晶バーと他方のシンチレーション結晶バーとの間で光を共有するために、コーティングが施された反射面を有する再帰反射プリズムを含む。 [0011] The present invention relates to a scintillation detector that can detect the position or depth of a gamma photon interaction that occurs in a scintillator. One embodiment of the present invention includes at least a pair of bonded scintillation crystal bars, each pair of bonded scintillation crystal bars being positioned in a side-to-side configuration, and on each long side. It contains two individual scintillation crystal bars connected along. These scintillation crystal bars are optically isolated from each other and from the surrounding environment on the four long sides. The remaining two small faces of each of the crystal bars act as light windows and their surfaces are polished and coated as necessary to facilitate or limit light coupling to the exterior of the crystal bar. Is given. Two adjacent connecting windows of each pair of crystal bars are optically connected to each other by a reflective element (or “rooftop”) attached to these crystal bars by an optical interface layer. One embodiment further includes a retroreflective prism having a coated reflective surface for sharing light between one scintillation crystal bar and the other scintillation crystal bar.
[0012]シンチレーション検出器は、更に、反射素子に連結された光ウィンドウとは反対側の、結合シンチレーション結晶バーの各対の隣接する光ウィンドウに光学的に連結されたソリッドステート半導体光検出器を含む。ソリッドステート光検出器は、別個の感光領域のアレイを含み、これらの感光領域の各々は、感光領域の各々が、各結合対の各シンチレーション結晶バーの開放された光ウィンドウに1対1の関係で光学的に連結されるように、共通の基板の好ましくは平らな表面上に配置される。 [0012] The scintillation detector further includes a solid state semiconductor photodetector optically coupled to an adjacent light window of each pair of coupled scintillation crystal bars opposite the light window coupled to the reflective element. Including. The solid-state photodetector includes an array of separate photosensitive areas, each of which has a one-to-one relationship with each of the photosensitive areas in the open light window of each scintillation crystal bar of each bond pair. So that they are optically coupled to each other, preferably on a flat surface of a common substrate.
[0013]シンチレーション結晶バーの結合対の一方のバーの1つの内部における可視光子のバースト(ガンマ光子相互作用事象の結果として発生する)は、2つの付属する結晶バー間で共有される。次いで、付属するシンチレーション結晶バーの長さに沿ったこの事象の位置についての情報は、結合バーの各光出力ウィンドウに連結された光検出器の夫々の感光領域によって記録される光信号の比率を計算することによって、判断されてもよい。 [0013] A burst of visible photons (generated as a result of a gamma photon interaction event) within one of the bars of a binding pair of scintillation crystal bars is shared between the two associated crystal bars. The information about the location of this event along the length of the attached scintillation crystal bar is then used to determine the ratio of the optical signal recorded by the respective photosensitive area of the photodetector connected to each light output window of the coupling bar. It may be determined by calculating.
[0014]本発明のこれらおよび他の実施例を、以下の詳細な説明および添付図面において更に詳細に説明する。しかしながら、本明細書中に開示される特定の実施例に対して、それらの本質的な趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変形、変更および代替を行ってもよいことは理解されるべきである。更に、本明細書中で引用した様々な文献の全ては、参照によって、これらの文献に開示された全ての内容があらゆる目的で明確に本明細書の開示の一部とされる。 [0014] These and other embodiments of the invention are described in further detail in the following detailed description and accompanying drawings. However, it should be understood that various modifications, changes and substitutions may be made to the specific embodiments disclosed herein without departing from their essential spirit and scope. It is. Moreover, all of the various documents cited herein are expressly incorporated by reference into the disclosure of this document in their entirety for all purposes.
[0015]これらの例示は、本発明を更によく理解するために、以上の概略の説明および以下の詳細な説明を補足するものである。更に、幾つかの図面に亘り、同様の特徴を示すのに同様の参照番号を使用している。 [0015] These examples supplement the above general description and the following detailed description to better understand the present invention. Moreover, like reference numerals have been used throughout several drawings to indicate similar features.
[0027]本発明は、シンチレーション検出器に関し、この検出器は、検出器のシンチレーション材料内で発生するγ光子相互作用の深さ座標を検知でき、これによってリング状PET画像処理システムの分解能が向上する。一実施例では、添付図面(特に図2a)を参照すると、本発明は、少なくとも一対の結合シンチレーション結晶素子すなわちバー8を含む、γ光子相互作用の深さ位置を計測するためのシンチレーション検出器に関する。結合シンチレーション結晶バー8の各対は、(i)シンチレーションバー8間での光の共有を制限するために、2つの別個のシンチレーション結晶バー8間に位置決めされた光分離層14と、(ii)結合シンチレーション結晶バーの各々の遠位端(図1aを除く全ての図の上部分)に1つずつ設けられた遠位連結ウィンドウ13であって、互いに光学的に接触する、場合によっては、光インターフェース層12を間に置いて光学的に接触する遠位連結ウィンドウ13と、(iii)結合シンチレーション結晶バー8の各々の遠位端に設けられた光ガイド面取り面11(当該技術分野で公知の矩形の結晶バー形状と異なる)とを含む。光ガイド面取り面11は、各結晶バー8の幅に関して様々な大きさ24を備えていてもよく、各結晶バー8の最長面(longest face)に対して様々なカット角度23をなして(一方のバーでγ光子相互作用が発生する複数の結合結晶バー8間での光の共有を最適化するのに必要とされる場合があるように)いてもよい。同様に、遠位連結ウィンドウ13は、光の共有を更に最適化するために、様々な大きさ26および形状を備えていてもよい(図4aおよび図4b参照)。光ガイド面取り面11は、従来の光の共有方法(従来技術を示す図3b参照)とは異なり、γ光子相互作用事象で発生した光のごく一部を、結合シンチレーション結晶素子8の各対の他方の結晶バーに到達するように反射する。図3bに示す従来技術では、発生した光のこの部分は、反射されて同じ結晶バー内に戻される。
[0027] The present invention relates to a scintillation detector, which can detect the depth coordinate of a gamma photon interaction that occurs in the scintillation material of the detector, thereby improving the resolution of a ring-like PET imaging system. To do. In one embodiment, referring to the accompanying drawings (particularly FIG. 2a), the present invention relates to a scintillation detector for measuring the depth position of a gamma photon interaction, comprising at least a pair of coupled scintillation crystal elements or
[0028]γ光子相互作用事象で発生した可視光を更に多く収集し、2つの別個のシンチレーションバー8間での光の共有を最適化するために、各バー8の表面は、機械的処理(例えば研削または研磨)が施されてもよく、化学的処理(例えばエッチング)が施されてもよい。近位出力ウィンドウ7は、十分な光収集できるように、また、光の伝達を高められるように、好ましくは、研磨される。光の収集を更に改善し、一対の結合シンチレーション結晶バー8と別の一対の結合シンチレーション結晶バーとの間のクロストークを防止するために、各シンチレーション結晶バー8の外面は、吸光性カバーまたは光反射性カバーによって覆われていてもよい。更に、光遮断層14は、不透明度が不均等であってもよく、反射性であってもよく、および/または光拡散板として働いてもよい。
[0028] In order to collect more visible light generated by gamma photon interaction events and optimize light sharing between two
[0029]個々のシンチレーション結晶バー8の材料は、好ましくは、LFS、SLO、LYSO、GSO、LGSO、LuAP、BGO、NaIおよびPbWO4からなる群から選択される。検出器を構成する各結合シンチレーション結晶バー対の個々のバーは、好ましくは、同一のシンチレーション材料で形成されている。この材料は、好ましくは、LFSシンチレーション結晶(ゼコテックフォトニクス社から入手できる)である。また、各シンチレーション結晶バー8の材料は、好ましくは、光出力が80%よりも高いNaI:TIであり、螢光減衰時間が50ns未満であり、密度が6g/cm3よりも大きい。
[0029] Materials of the individual
[0030]別の実施例では、本発明のシンチレーション検出器は、更に、検出器の感光領域が個々のシンチレーション結晶バー8の各々の近位出力ウィンドウ7に1対1の関係で光学的に連結されたソリッドステート半導体光検出器6(ゼコテックフォトニクス社から入手できる)を含む。当該技術分野で公知の従来の位置検出光電子倍増管(PMT)とは異なり、本発明のソリッドステート半導体光検出器6は、全体に平らな表面を形成する共通の基板の上に配置された別個の感知領域のアレイを含む。光検出器の各感知領域は、マイクロピクセルアバランシェフォトダイオードのアレイを含み、これらのダイオードは、好ましくは、各感知領域の材料に埋め込まれる。各感知領域のピクセル(独立p−n接合)密度は、好ましくは、1000pixel/mm2よりも大きい。ピクセル密度は、多くの用途に対しては、5000pixel/mm2乃至15000pixel/mm2で十分であるが、更に好ましくは、約40000pixel/mm2以上である。添付図面に示すように、各シンチレーション結晶バー8の近位出力ウィンドウ7は、光検出器6の夫々の感知領域の各々に1対1の関係で連結されている。本発明のこの実施例の全体の斜視図を図5aに示す。この図では、n×k対の結晶シンチレーションバー8のアレイが、2n×k個の別個の感知領域を有するソリッドステート光検出器6に、シンチレーション結晶バー8の各々と1対1の関係で接続されている。
[0030] In another embodiment, the scintillation detector of the present invention further includes optically connecting the photosensitive region of the detector to the
[0031]別の実施例では、図2bを参照すると、本発明は、上述の実施例と類似であるが、個々のシンチレーション結晶バーの遠位端に光ガイド面取り面を形成する代りに、シンチレーション結晶バーの各結合対の各結晶バーが、再帰反射器16(即ち、屋上部または屋上素子)に連結された遠位光連結ウィンドウ18を有するシンチレーション検出器に関する。再帰反射器16は、好ましくは、プリズム形状を有しており、その屈折率がシンチレーション結晶バー8と同じまたは類似の材料で形成される。再帰反射器の光ガイド面の角度および大きさは、図4aおよび図4bに示す第1実施例の光ガイド面取り面の大きさおよび角度と同様に、結合された2つのシンチレーション結晶8の対の各々の間での光の共有を最適化する上で必要なだけ変えてもよい。再帰反射器の表面は、好ましくは、内部光反射を容易にするために、光学的研磨が施されており、シンチレーション検出器の特定の構成に応じて反射性コーティングで覆われていてもよい(結合シンチレーション結晶8の各対の遠位連結ウィンドウに好ましくは取り付けられた連結側部の代りに、光学的接着剤、または(好ましくはシンチレーション結晶バーの材料と同じまたは少なくとも類似の屈折率を有する)他の光インターフェース層を用いる)。再帰反射器16の連結面および結晶バー8の遠位連結ウィンドウには、結晶バー間の光学的結合を改善するために、反射防止コーティングが施してあってもよい。更に、シンチレーション結晶バー8の各結合対に取り付けられた再帰反射器の全体を、光学的に透明なプラスチックを用いて、打ち抜き、射出成形、または別の同様の技術によって1回の作業で単一のユニット(しかしながら、互いから光学的に遮断されたユニット)として製造してもよい。再帰反射器は、製造後、図5bに示すように、結合シンチレーション結晶バーのアレイの遠位端に取り付けられる。この実施例は、上述の実施例の全ての利点を備えており、しかも製造が更に容易であり、安価な材料を使用し得る。本発明のこの実施例の全体を図5bの斜視図に示す。ここでは、n×k対の結合シンチレーションバー8のアレイの近位端が、2n×k個の別個の感知領域を有するソリッドステート光検出器6に、シンチレーション結晶バー8の各々と1対1の関係で接続されている。アレイを構成するシンチレーション結晶バーの各結合対は、それらの遠位端において、対応する再帰反射器16に接続される。再帰反射器のアレイは、単一のアッセンブリ部品として製造し、また、1回の簡単な作業で取り付けることが可能である。
[0031] In another embodiment, referring to FIG. 2b, the present invention is similar to that described above, but instead of forming a light guide chamfer at the distal end of each scintillation crystal bar. Each scintillation detector has a distal
[0032]本発明の更に別の実施例では、図2cを参照すると、上述の実施例のシンチレーション結晶バーの各結合対の代りに、1つのU字形状シンチレーション結晶19を備える。U字形状シンチレーション結晶19の枝部(分割された部分)の大きさ(proportions) は、図2a,図2b,図3a,図4a,図5a,図5bに示す他の実施例の結晶バー8のそれと同様である。これらの枝部間には、狭幅のスロットが、他の実施例の同様の層と同様の光分離層14によって狭められて形成されている。U字形状シンチレーション結晶バー19の遠位端には、対をなした別々のシンチレーション結晶8を使用する本発明の他の実施例におけるのと同様の光ガイド面取り面11(屋上部を形成する)が設けられている。この構成には、本発明の他の実施例のシンチレーション結晶の各結合対の結晶バー間に存在する光インターフェースをなくすという利点がある。これにより、フレネル反射による損失および内部反射による光学的損失をなくし、光収集効率が向上する。
[0032] In yet another embodiment of the present invention, referring to FIG. 2c, one
[0033]上述の実施例を含む本発明の全ての可能な実施例は、デュアル検出器読み出し技術(シンチレーション結晶バーの各端で光検出器を使用する)を越える重要な利点を有する。幾何学的寸法が同じであり、横方向空間解像度が同じであるとすれば、本発明の新規な検出器デバイスは、前記デュアル検出器技術と比較して、検出器間に2倍の光路を提供する。これによって、出力信号比が高くなる。この改良により、DOI計測の精度が向上することが期待される。 [0033] All possible embodiments of the present invention, including the embodiments described above, have significant advantages over dual detector readout techniques (using a photodetector at each end of the scintillation crystal bar). Given the same geometric dimensions and the same lateral spatial resolution, the novel detector device of the present invention provides twice the optical path between detectors compared to the dual detector technology. provide. This increases the output signal ratio. This improvement is expected to improve the accuracy of DOI measurement.
[0034]本発明は、開示される特定の詳細に限定されない。本発明を、図示し且つ本明細書中に説明した実施例に関して述べたが、本発明は、本発明の趣旨および本質的な特徴から逸脱することなく、その他の特定の方法または形態で実施してもよい。従って、上文中に説明した実施例は、全ての点に関し例示であって、限定ではないと考えられるべきである。従って、本発明の範囲は、以上の説明によってではなく、添付の特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と等価の意味および範囲内の全ての変更は、その範疇に含まれるべきである。 [0034] The invention is not limited to the specific details disclosed. Although the invention has been described with reference to the embodiments shown and described herein, the invention may be practiced in other specific ways or configurations without departing from the spirit and essential characteristics of the invention. May be. Accordingly, the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. Therefore, the scope of the present invention is shown not by the above description but by the appended claims, and all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims are to be included in the scope. .
6…光検出器
7…近位出力ウィンドウ
8…結合シンチレーション結晶バー
11…光ガイド面取り面
12…光インターフェース層
13…遠位連結ウィンドウ
14…光分離層(光遮断層)
15…光遮断コーティング
16…再帰反射器
17…光インターフェース層
18…遠位光連結ウィンドウ
19…シンチレーション結晶
22…光
23…カット角度
24,26…大きさ
6 ...
DESCRIPTION OF
Claims (15)
夫々の長側面に沿って互いに連結された2以上の細長い第1および第2のシンチレーション結晶素子のアレイと、
ソリッドステート半導体光検出器の共通の基板上に配置された別個の感光領域のアレイと
を備え、
前記第1および第2のシンチレーション結晶素子のアレイは、前記別個の感光領域のアレイに1対1の関係で光学的に連結された近位出力ウィンドウを備え、
前記第1および第2のシンチレーション結晶素子は、該素子の遠位端に屋上部を備え、
前記屋上部は、
前記第1および第2のシンチレーション結晶素子の一方を他方に光学的に連結し、
ガンマ光子相互作用により発生した光を、前記第1および第2のシンチレーション結晶素子の一方から他方に反射し、伝達するように構成され、
前記屋上部は、第1および第2の光ガイド面取り面によって形成され、
前記第1光ガイド面取り面は、前記第1シンチレーション結晶素子と一体の部分であり、
前記第2光ガイド面取り面は、前記第2シンチレーション結晶素子と一体の部分である
シンチレーション検出器。 A scintillation detector for detecting the position of the gamma photon interaction,
An array of two or more elongated first and second scintillation crystal elements coupled together along their respective long sides;
Comprising an array of separate photosensitive areas disposed on a common substrate of solid state semiconductor photodetectors;
The array of first and second scintillation crystal elements comprises a proximal output window optically coupled in a one-to-one relationship to the array of distinct photosensitive regions;
The first and second scintillation crystal elements comprise a rooftop at a distal end of the elements;
The rooftop is
Optically connecting one of the first and second scintillation crystal elements to the other;
Configured to reflect and transmit light generated by the gamma photon interaction from one of the first and second scintillation crystal elements to the other ;
The roof is formed by first and second light guide chamfered surfaces,
The first light guide chamfered surface is an integral part of the first scintillation crystal element;
The scintillation detector, wherein the second light guide chamfered surface is an integral part of the second scintillation crystal element .
前記第1および第2のシンチレーション結晶素子のアレイの前記第1および第2のシンチレーション結晶素子は、複数の結合シンチレーション結晶対を形成し、
前記結合シンチレーション結晶対の各々は、他の前記結合シンチレーション結晶対の各々から光学的に遮断される
シンチレーション検出器。 A scintillation detector according to claim 1,
The first and second scintillation crystal elements of the array of first and second scintillation crystal elements form a plurality of coupled scintillation crystal pairs;
Each of the coupled scintillation crystal pairs is optically blocked from each of the other coupled scintillation crystal pairs. A scintillation detector.
前記結合シンチレーション結晶対の各々は、前記第1および第2のシンチレーション素子の間に位置決めされた光分離層を備え、
前記光分離層は、前記第1および第2のシンチレーション素子の間の光の共有を制限する
シンチレーション検出器。 A scintillation detector according to claim 2,
Each of the coupled scintillation crystal pairs comprises a light separation layer positioned between the first and second scintillation elements;
The light separation layer limits light sharing between the first and second scintillation elements. A scintillation detector.
前記第1および第2のシンチレーション結晶の前記遠位端は、向かい合った光連結ウィンドウを備え、
前記光連結ウィンドウは、前記第1および第2の光ガイド面取り面の間に位置決めされており、光連結層が間に配置されることによって互いから分離される
シンチレーション検出器。 A scintillation detector according to claim 1 ,
The distal ends of the first and second scintillation crystals comprise opposing optical coupling windows;
The light coupling window is positioned between the first and second light guide chamfered surfaces and is separated from each other by having a light coupling layer disposed therebetween.
前記屋上部は、別体のプリズム素子によって形成されており、
前記別体のプリズム素子は、前記第1および第2のシンチレーション素子と屈折率が同一または実質的に同一の材料で形成されている
シンチレーション検出器。 A scintillation detector according to claim 3,
The roof is formed by a separate prism element,
The separate prism element is formed of a material having the same or substantially the same refractive index as that of the first and second scintillation elements. A scintillation detector.
前記第1および第2のシンチレーション素子の各々は、遠位光連結ウィンドウを備え、
前記別体のプリズム素子は、光連結層が間に配置されることによって、前記遠位光連結ウィンドウに光学的に連結される
シンチレーション検出器。 A scintillation detector according to claim 5 ,
Each of the first and second scintillation elements comprises a distal light coupling window;
The separate prism element is optically coupled to the distal light coupling window with a light coupling layer disposed therebetween, a scintillation detector.
前記第1および第2のシンチレーション結晶素子は、
互いに一体的に形成されており、
単一のU字形状シンチレーション結晶素子の第1および第2の枝部を形成する
シンチレーション検出器。 A scintillation detector according to claim 1,
The first and second scintillation crystal elements are:
Formed integrally with each other,
A scintillation detector forming first and second branches of a single U-shaped scintillation crystal element.
前記第1および第2の枝部は、光連結層が間に配置されることによって互いから分離される
シンチレーション検出器。 A scintillation detector according to claim 7 ,
The first and second branches are separated from each other by interposing an optical coupling layer therebetween. A scintillation detector.
前記光分離層は、不透明度が不均等である
シンチレーション検出器。 A scintillation detector according to claim 3,
The light separating layer has a non-uniform opacity scintillation detector.
前記光分離層は、反射性または拡散反射性を有する
シンチレーション検出器。 A scintillation detector according to claim 3,
The light separation layer is a scintillation detector having reflectivity or diffuse reflectivity.
前記屋上部は、前記第1および第2のシンチレーション結晶の前記長側面に対して約35°以上約80°以下の角度をなす
シンチレーション検出器。 A scintillation detector according to claim 1,
The rooftop forms an angle of about 35 ° to about 80 ° with respect to the long side surfaces of the first and second scintillation crystals.
前記結合シンチレーション結晶対の各々は、その外面に光遮断層を備える
シンチレーション検出器。 A scintillation detector according to claim 2,
Each of the pair of scintillation crystals has a light blocking layer on its outer surface. A scintillation detector.
前記光遮断層は、反射性または拡散反射性を有する
シンチレーション検出器。 A scintillation detector according to claim 12 ,
The light blocking layer is a scintillation detector having reflectivity or diffuse reflectivity.
前記第1および第2のシンチレーション結晶素子は、互いに実質的に同一であり、LFS、SLO、LYSO、GSO、LGSO、LuAP、BGO、NaIおよびPbWO4の結晶からなる群から選択される
シンチレーション検出器。 A scintillation detector according to claim 1,
The scintillation detector, wherein the first and second scintillation crystal elements are substantially the same as each other and are selected from the group consisting of crystals of LFS, SLO, LYSO, GSO, LGSO, LuAP, BGO, NaI, and PbWO4.
前記別個の感光領域のアレイは、別個のマイクロピクセルアバランシェフォトダイオードのアレイを形成する
シンチレーション検出器。 A scintillation detector according to claim 1,
The array of distinct photosensitive areas forms an array of distinct micropixel avalanche photodiodes. Scintillation detector.
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